安科瑞 劉邁

　　摘要：受能源輸出和負(fù)荷的波動(dòng)性影響，微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行成本難以得到有效控制，對(duì)此提出基于集成學(xué)習(xí)的微電網(wǎng)系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制方法。分別針對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的源(可再生能源發(fā)電)、網(wǎng)(電網(wǎng)結(jié)構(gòu))、荷(用電負(fù)載)、儲(chǔ)(儲(chǔ)能設(shè)備)進(jìn)行計(jì)算后，以滿足負(fù)荷需求為前提，構(gòu)建了以#小化微電網(wǎng)系統(tǒng)成本投入為基準(zhǔn)的目標(biāo)函數(shù)；在控制過(guò)程中，引入集成學(xué)習(xí)算法，結(jié)合微電網(wǎng)系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的可執(zhí)行調(diào)度參數(shù)設(shè)置了集成學(xué)習(xí)策略集，根據(jù)分時(shí)電價(jià)信息和斷電補(bǔ)償機(jī)制下的負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)結(jié)果，確定演化集成學(xué)習(xí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的參數(shù)作為#終的控制參數(shù)。在測(cè)試結(jié)果中，購(gòu)電成本、儲(chǔ)能成本以及棄風(fēng)光成本合計(jì)僅為3.1萬(wàn)元，明顯低于對(duì)照組。

　　關(guān)鍵詞：集成學(xué)習(xí)；微電網(wǎng)系統(tǒng)；源網(wǎng)荷儲(chǔ)；協(xié)同控制；#小化微電網(wǎng)系統(tǒng)成本投入；目標(biāo)函數(shù)；集成學(xué)習(xí)策略集；分時(shí)電價(jià)信息

　　0引言

　　在微電網(wǎng)中，源網(wǎng)荷儲(chǔ)各自扮演著重要的角色。其中，源指可再生能源發(fā)電設(shè)備，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電板，其為微電網(wǎng)提供電力來(lái)源。網(wǎng)則是微電網(wǎng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)電能的傳輸和分配。荷是微電網(wǎng)中的用電負(fù)載，包括各種用電設(shè)備和系統(tǒng)。儲(chǔ)則是儲(chǔ)能設(shè)備，如電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于平衡電力供需，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，源網(wǎng)荷儲(chǔ)之間的協(xié)同控制具有重要意義。通過(guò)協(xié)同控制，可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部各組件間的協(xié)同運(yùn)行，優(yōu)化電力資源的配置，提高系統(tǒng)的效率和可靠性。在相關(guān)研究中，文獻(xiàn)提出了一種以自適應(yīng)學(xué)習(xí)率卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)技術(shù)，在微電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)同控制中展現(xiàn)出創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，其借助卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的特征提取和模式識(shí)別能力，在學(xué)習(xí)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)速率，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，使得對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制更加#。然而，這種技術(shù)也存在一些不足。首先，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需要大量的數(shù)據(jù)和計(jì)算資源，這對(duì)于微電網(wǎng)系統(tǒng)而言，存在一定的實(shí)現(xiàn)難度。其次，自適應(yīng)學(xué)習(xí)率機(jī)制雖然可以提高控制算法的收斂速度，但也可能導(dǎo)致過(guò)擬合或欠擬合等問(wèn)題。文獻(xiàn)提出以 LSTM 算法為基礎(chǔ)的調(diào)度技術(shù)，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中也展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。利用 LSTM 算法在時(shí)間遞歸屬性方面表現(xiàn)出的序列處理能力，對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)中的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，制定更加合理的調(diào)度策略，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。然而 LSTM 算法的計(jì)算復(fù)雜度較高，導(dǎo)致其在實(shí)際微電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用需要較長(zhǎng)的訓(xùn)練時(shí)間和較多的計(jì)算資源，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間存在復(fù)雜非線性關(guān)系時(shí)也會(huì)受到一定限制。在上述基礎(chǔ)上，本文提出基于集成學(xué)習(xí)的微電網(wǎng)系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制方法，并以實(shí)際的新能源接入的微電網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在對(duì)比環(huán)境下測(cè)試了設(shè)計(jì)控制方法的性能。

　　1微電網(wǎng)系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制方法設(shè)計(jì)

　　本文在進(jìn)行具體的控制過(guò)程中，引入了集成學(xué)習(xí)算法，以此對(duì)源網(wǎng)荷儲(chǔ)之間的關(guān)系進(jìn)行深度分析，以確保#終對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)能源的調(diào)度結(jié)果實(shí)現(xiàn)成本的#小化。具體的執(zhí)行步驟如下。

　　步驟1，集成學(xué)習(xí)策略集構(gòu)建。考慮到新能源配網(wǎng)環(huán)境下大多以分布式能源管理模式為主，因此為了保障#終控制結(jié)果的可靠性，以確定各種分布式電源的功率配置為基礎(chǔ)， 構(gòu)建 集成學(xué)習(xí)策略集。

　　步驟2，初始種群的設(shè)定。在集成學(xué)習(xí)的初始階段，以微電網(wǎng)系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)狀態(tài)參數(shù)為基準(zhǔn)，設(shè)定初始種群。

　　步驟3，集成學(xué)習(xí)過(guò)程的演進(jìn)。在演化集成學(xué)習(xí)的過(guò)程中，結(jié)合微電網(wǎng)系統(tǒng)控制目標(biāo)函數(shù)的約束條件，以電力負(fù)荷需求為基準(zhǔn)，結(jié)合具體的分時(shí)電價(jià)信息和斷電補(bǔ)償機(jī)制，對(duì)用電需求響應(yīng)的負(fù)荷曲線進(jìn)行預(yù)測(cè)。

　　步驟4，#終控制方案的輸出。當(dāng)演化集成學(xué)習(xí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在確保分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置能夠#大限度地滿足電網(wǎng)需求的前提下，輸出控制方案。

　　按照上述方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制，確保具體的負(fù)荷需求得到滿足，且對(duì)應(yīng)的運(yùn)行成本也能夠得到有效控制。

　　2測(cè)試分析

　　2.1 測(cè)試環(huán)境

　　在分析本文設(shè)計(jì)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制方法實(shí)際應(yīng)用性能的過(guò)程中，開(kāi)展對(duì)比測(cè)試。其中，參與測(cè)試的對(duì)照組為文獻(xiàn)提出的以自適應(yīng)學(xué)習(xí)率卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)技術(shù)以及文獻(xiàn)提出的以 LSTM 算法為基礎(chǔ)的調(diào)度技術(shù)。以某風(fēng)光接入的微電網(wǎng)系統(tǒng)為測(cè)試環(huán)境，對(duì)風(fēng)力和光伏運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體的數(shù)據(jù)信息見(jiàn)表1。

　　除此之外，儲(chǔ)能裝置也是保障測(cè)試風(fēng)光接入微電網(wǎng)系統(tǒng)電力供需平衡、運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵。儲(chǔ)能裝置的最大負(fù)荷為1200.0 MW，波谷對(duì)應(yīng)的負(fù)荷僅為150.0MW。在上述測(cè)試環(huán)境下，分別采用3種方法進(jìn)行為期7天的測(cè)試，控制效果以測(cè)試風(fēng)光接入微電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合成本作為指標(biāo)。

2.2測(cè)試結(jié)果與分析

　　不同控制方法下測(cè)試風(fēng)光接入微電網(wǎng)系統(tǒng)的累計(jì)成本投入情況如圖2所示。可以看出，在3種不同測(cè)試方法下，測(cè)試風(fēng)光接入微電網(wǎng)系統(tǒng)的累計(jì)成本投入情況表現(xiàn)出較為明顯的差異。其中，線路損耗成本、網(wǎng)損成本基本一致，并未出現(xiàn)明顯的不同，但購(gòu)電成本、儲(chǔ)能成本以及棄風(fēng)光成本的差值明顯較大。

　　在文獻(xiàn)提出的以自適應(yīng)學(xué)習(xí)率卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)技術(shù)下，購(gòu)電成本、儲(chǔ)能成本以及棄風(fēng)光成本合計(jì)達(dá)到6.3萬(wàn)元；在文獻(xiàn)提出的以 LSTM 算法為基礎(chǔ)的調(diào)度技術(shù)下，購(gòu)電成本、儲(chǔ)能成本以及棄風(fēng)光成本合計(jì)也達(dá)到了6.2萬(wàn)元；而在本文設(shè)計(jì)控制方法下，購(gòu)電成本、儲(chǔ)能成本以及棄風(fēng)光成本合計(jì)僅為3.1萬(wàn)元。其中，本文設(shè)計(jì)控制方法購(gòu)電成本分別低于文獻(xiàn)技術(shù)和文獻(xiàn)技術(shù)0.78萬(wàn)元和0.72萬(wàn)元；儲(chǔ)能成本分別低于文獻(xiàn)技術(shù)和文獻(xiàn)技術(shù)0.66萬(wàn)元和0.48萬(wàn)元；棄風(fēng)光成本分別低于文獻(xiàn)技術(shù)和文獻(xiàn)技術(shù)1.74萬(wàn)元和1.92萬(wàn)元。因此，本文設(shè)計(jì)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的有效控制，最大限度降低微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行成本投入。

　　3 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

　　3.1概述

　　Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的#經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，提升可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

　　微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

　　3.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　本方案遵循的#標(biāo)準(zhǔn)有：

　　本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

　　GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范的1部分：通用要求

　　GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺(tái)#2部分：性能評(píng)定方法

　　GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范#5部分：場(chǎng)地安全要求

　　GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范#6部分：驗(yàn)收大綱

　　GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范

　　GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

　　GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

　　DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)#5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

　　DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)#5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)101

　　GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

　　GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

　　GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

　　DL/T1864-2018型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

　　T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

　　T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規(guī)范

　　T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范

　　T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求

　　T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

　　T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

　　T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

　　NB/T10148-2019微電網(wǎng)的1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

　　NB/T10149-2019微電網(wǎng)#2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

　　3.3適用場(chǎng)合

　　系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

　　3.4型號(hào)說(shuō)明

4系統(tǒng)配置

　　本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

　　5系統(tǒng)功能

　　5.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

　　微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

　　系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

　　系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

　　微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

　　子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

　　5.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

　　5.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

　　本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

　　本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的大、小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

　　5.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

　　5.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

　　本界面用來(lái)展示對(duì)充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

　　5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

　　本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

　　5.2發(fā)電預(yù)測(cè)

　　系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

　　5.3策略配置

　　系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

　　5.4運(yùn)行報(bào)表

　　應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備規(guī)定時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

　　5.5實(shí)時(shí)報(bào)警

　　應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

　　5.6歷史事件查詢

　　應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖20歷史事件查詢

　　5.7電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

　　應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

　　1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負(fù)序/零序電流值；

　　2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

　　3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

　　4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

　　5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

　　6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、95%概率值、方均根值。

　　7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

　　5.8遙控功能

　　應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

　　5.9曲線查詢

　　應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

　　5.10統(tǒng)計(jì)報(bào)表

　　具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

　　5.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

　　本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

　　5.12通信管理

　　可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖26通信管理

　　5.13用戶權(quán)限管理

　　應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權(quán)限

　　5.14故障錄波

　　應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

圖28故障錄波

　　5.15事故追憶

　　可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故前掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶規(guī)定和隨意修改。

圖29事故追憶

　　6硬件及其配套產(chǎn)品

　　7結(jié)束語(yǔ)

　　在220kV 變電站實(shí)施的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)，在試點(diǎn)運(yùn)行期間表現(xiàn)出色。研究成果表明:系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集、處理和分析大規(guī)模數(shù)據(jù)，有效提升數(shù)據(jù)處理效率；系統(tǒng)具備高準(zhǔn)確率的故障檢測(cè)和預(yù)警功能，幫助運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，減少了設(shè)備損壞和停電事故的發(fā)生；系統(tǒng)提供了直觀易用的用戶界面，提升了運(yùn)維人員的使用體驗(yàn)和滿意度。

　　參考文獻(xiàn)

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